Электрокерамические и силикатные материалы

Электрокерамические материалы – это твёрдые камнеподобные вещества, которые можно обрабатывать только абразивами.

1. Изоляционная керамика.

   1. Электротехнический фарфор (один из широко применяемых). Исходная масса состоит из 42-50% глинистых веществ, 20-25% кварца, 22-30% калиевого полевого шпата и 5-8% измельченных браковых фарфоровых изделий, для получения тестообразной массы вводят 20-22% воды.

Изделия изготовляют прессованием с последующей сушкой. Высушенные фарфоровые изделия покрывают жидкой глазурной суспензией (глазурью), состав которой отличается большим содержанием стеклообразующих компонентов (кварца, полевого шпата, доломита и др.), в цветные глазури вводят красители (хромистый железняк, пиролюзит и др.). При обжиге слой глазури плавиться, создавая на поверхности ровное стекловидное покрытие, которое повышает механическую прочность, влагостойкость и стойкость к атмосферным загрязнениям.

2. Стеатит. Исходная масса состоит на основе природного материала – талька и углекислого бария BaCO₃ или углекислого кальция CaCO₃, для обеспечения пластичности вводя 15-20% глинистых веществ.

Свойства:

- более дорогой;

- повышенная механическая прочность и лучшие электрические характеристики.

Применение: различные изоляторы высокого и низкого напряжения.

2. Конденсаторная керамика. Исходная масса состоит на основе соединения диоксидов титана TiO₂, олова SnO₂ и циркония ZrO₂, а так же оксидов щелочных и щелочноземельных металлов (CaO, MgO, ZrO и др.), для обеспечения пластичности в некоторые массы вводят небольшое количество глинистых веществ.

Свойства:

- большая диэлектрическая проницаемость, что позволяет изготавливать керамические конденсаторы большой ёмкости и сравнительно малых габаритов;

- не гигроскопичны и поэтому не нуждаются в защитных корпусах, как бумажные и слюдяные.

Применение: для производства керамических конденсаторов.

3. Сегнетоэлектрическая керамика (сегнетокерамика). Сегнетова соль NaKC₄H₄O₆∙4H₂O, титанат бария BaTiO₃, титанат кадмия CdTiO₃, цирконат свинца PbZrO₃.

Свойства:

- работают в широких пределах температур, но только до определённой температуры, при превышении становятся обычными диэлектриками;

- не поглощают влагу и не растворяются в воде;

- аномально большое значение диэлектрической проницаемости (датчики температуры);

- диэлектрическая проницаемость значительно возрастает с ростом приложенного напряжения (усилители);

- прямой пьезоэффект – при сжатии или растяжении на противоположных поверхностях наводятся заряды разног знака (датчики давления);

- обратный пьезоэффект – при приложении переменного тока образец вибрирует с частотой переменного тока (источник высокочастотных колебаний).

Применение: в качестве датчиков температуры, давления, миниатюрные конденсаторы большой ёмкости, диэлектрические усилители.

Силикатные материалы.

1. Кварцевое стекло. Основным веществом является кварцевый песок, который содержит 98% SiO₂, загружённый в стекловаренную печь плавится при 2000⁰С (необходимо дорогое и сложное оборудование).

Свойства:

- очень высокие электрические характеристики;

- стойкость к влаге (гидролитическая стойкость);

- высокая термостойкость (нагретый до красного калена и погруженный в холодную воду, не растрескивается).

Применение: небольшие изоляторы.

2. Силикатные стёкла. Кроме кварцевого песка SiO₂ входят: сода Na₂CO₃, доломит CaCO₃∙MgCO₃, мел CaCO₃ и некоторые другие, которые снижают температуру плавления (в определенном соотношении называют шихтой), загружают в стекловаренную печь и плавят при 1350-1600⁰С.

   1. Щелочные стекла. Содержат большое количество щелочных оксидов (Na₂O и К₂О).

Применение: оконные стёкла, посуда и бутылочное стекло.

2. Щелочные стекла с содержанием тяжёлых оксидов. Содержат тяжёлые металлы.

а) флинты - содержат PbO;

б) кроны - содержат BaO.

Применение: электроизоляционные изделия (конденсаторы и др.).

3. Малощелочные стекла. Содержат не более 5% щелочных оксидов.

Применение: изоляторы высокого напряжения.

4. Бесщелочные стекла. Не содержат щелочных оксидов (кварцевое стекло), либо менее 2%.

Применение: стеклянное волокно для стеклотканей.